در فرایند مدلسازی های چهار مرحله ای، پس از برآورد ماتریس مبدا-مقصد، می بایست آن را به ماتریس مبدا-مقصد برای بازه های زمانی مختلف تبدیل کرد. برای این کار از مدل و ضرایب زمان روز استفاده می شود. (اگر با مفاهیم توزیع سفر آشنایی ندارید، در این مقاله با ذکر مثال به مدل جاذبه پرداخته شده است.) برای انجام این کار دلایل زیادی وجود دارد. به عنوان مثال تحلیل حجم به ظرفیت در ساعات اوج ترافیک، اعمال روش های مدیریت تقاضا، تحلیل های مربوط به آلودگی هوا و یا ارزیابی سیستم های حمل و نقل عمومی برای برنامه ریزی و مدیریت ناوگان و خطوط همگی به تحلیل هایی در بازه های زمانی کوچک تر نیاز دارند.
به طور کلی دو رویکرد مدلسازی در ارتباط با مدل های انتخاب زمان روز وجود دارد که عبارت اند از مدل های ضریب مبنا و مدل های انتخاب مبنا. معمولا در مدل های مرسوم چهارمرحله ای از مدل های ضریب-مبنا استفاده می شود. اگر بخواهیم با نگاهی دقیق تر علت اینکه چرا در مدل های چهارمرحله ای از مدل های ضریب مبنا استفاده می شود را دریابیم، باید عوامل و پارامترهای مؤثر بر انتخاب زمان روز را بررسی کنیم.
مهمترین عوامل مؤثر بر انتخاب زمان شروع سفر توسط مسافران، زمان شروع فعالیت تعیین شده برای آنها (و انعطاف پذیری یا عدم انعطاف زمان شروع فعالیت) و همچنین زمان سفر مسیرها دقیقاً پس از شروع سفر آنها است. از جمله عوامل دیگر می توان خصوصیات فرد سفرکننده (مانند سن، جنس، شغل، درآمد، مالکیت خودرو و …) و یا وسیله سفر وی را نام برد.
به عنوان مثال کسی که کارمند اداره دولتی با زمان شروع کار 7:30 صبح است، برای زمان شروع سفر شغلی خود با کسی که مدیرعامل یک شرکت خصوصی با زمان شروع کار انعطاف پذیر است، انتخاب یکسانی ندارد. در این مثال ممکن است کارمند اداره دولتی بتواند 15 یا 30 دقیقه دیرتر و یا زودتر به محل کار خود برسد ولی نمی تواند به طور کلی زمان شروع سفر خود را به دوره غیر اوج (مثلا 10 صبح) انتقال دهد. اما فرد دوم که اختیار انتخاب زمان شروع پس از اوج صبح را دارد (زمان شروع فعالیتش انعطاف پذیر است) می تواند با ارزیابی میزان هزینه وارده ناشی از انجام سفر در اوج صبح نسبت به ساعت غیر اوج، زمان دلخواه خود را انتخاب کند.
از مثال فوق 3 نکته اساسی قابل استنتاج است؛ یکی اینکه برای مدلسازی نحوه انتخاب مسافران نیاز به دسته بندی دقیق افراد بر اساس مشخصات، ویژگی ها و خصوصیات فردی آنها است (لازم به ذکر است که این دسته بندی ها لزوماً در آینده ثابت نخواهند بود و به مدلسازی ها و آمارگیری های ویژه برای برآورد در نیاز دارند.).
دوم اینکه زمان شروع فعالیت (و یا انعطاف پذیری آن) می بایست معلوم باشد. مورد سوم این است که باید دقت برآورد زمان سفرها در شبکه، قابلیت سنجش حساسیت مسافران نسبت به زمان شروع سفر را داشته باشد. به عنوان مثال اگر فرد کارمند مورد مثال دقت دارد که تغییر شروع زمان سفر وی از 6:45 به 7 صبح ممکن است به جای 15 دقیقه 30 دقیقه زمان سفر وی را افزایش دهد و با توجه به این موضوع (دینامیک بودن زمان سفر) زمان مناسبی را انتخاب کند، باید زمان سفرهای استفاده شده برای پیش بینی انتخاب وی در دقت 15 دقیقه وجود داشته باشد.
بنا بر توضیحات فوق برای در نظر گرفتن نحوه انتخاب زمان شروع سفر به صورت مدل های انتخاب مبنا، استفاده از مدل های فعالیت مبنا (که مسافران و گروه های ایجادکننده سفر را دسته بندی کرده و برای آینده نیز برآورد می کنند) در کنار مدلهای تخصیص سفر دینامیک (که زمان سفرها را برای بازه های زمانی کمتر از 15 دقیقه به دست می دهند) دقت مناسبی خواهد داشت. علاوه بر موارد ذکر شده، مشکل اساسی دیگری که می تواند در اثر ساخت مدل های انتخاب زمان روز ایجاد شود، مربوط به همبستگی زمان های اعزام از منزل (شروع فعالیت روزانه) و زمان های برگشت یا شروع سایر فعالیت ها است؛ زیرا نمی توان بدون توجه به زمان شروع یک فعالیت (که هم ارز با شروع سفر مربوط به آن است)، زمان پایان آن فعالیت (که متناظر با زمان شروع سفر بعدی است) را تعیین نمود.
از سوی دیگر، از آنجا که ممکن است یک فرد پس از بازگشت به خانه سفر دیگری را آغاز کند، استفاده از مدل های انتخاب معمول که بتوان با آنها این همبستگی بین زمان شروع فعالیت های بعدی و قبلی را مدلسازی کرد ممکن نیست. ضمناً در این صورت حتی اگر چارچوبی برای مدلسازی ارائه شود می بایست زمان شروع یک فعالیت را با اتمام فعالیت هایی از جنسی دیگر در نظر گرفت. به عنوان مثال زمان شروع سفر توسط یک مرد شاغل که صبح ساعت 10 به محل کار رفته است و به خانه برگشته است با فرد مشابه دیگری که ساعت 7 صبح به محل کار رفته متفاوت است و این تفاوت در زمان شروع سفر کاری را می بایست در زمان شروع سفر خرید دید و چنانکه میدانیم مدلسازی برای اهداف مختلف (حداقل در مدل های چهارمرحله ای) به صورت جداگانه صورت می گیرد. یکی از دلایل اصلی اینکه مدل های زمان روز انتخاب-مبنا در مدلسازی تقاضای سفر به صورت زنجیره سفر یا زنجیره فعالیت مدنظر قرار گرفته اند، همین موضوع است. با جمع بندی تمام موارد فوق استفاده از مدل های زمان روز ضریب- مبنا امری منطقی است.
برای تعیین ماتریس تقاضای سفر در بازه های زمانی مشخص از روز با توجه به نتایج 24 ساعته تفکیک سفر دو روش وجود دارد که عبارتند از برآورد بعد از تخصیص و برآورد قبل از تخصیص.
برآورد بعد از تخصیص
روش برآورد بعد از تخصیص در محیط های شهری کوچک که بازه زمانی و شدت تراکم ترافیک محدود است می تواند مفید واقع شود. در این روش، در مرحله اول به کمک تخصیص ماتریس 24 ساعته به شبکه، حجم تردد در معابر به دست می آید. سپس به کمک اطلاعات شمارش حجم ترافیک (همانند خط برش)، یک ضریب 8 تا 12 درصد به عنوان نسبت حجم تردد ساعت اوج به کل روز در حجم تردد روزانه ضرب می شود تا حجم تردد ساعت اوج در معبر به دست آید. در مرحله بعد بر اساس مطالعات قبلی یا آمارگیری های سالانه، ضریب جهتی (به عنوان مثال 60/40) در حجم های به دست آمده در شبکه اعمال می شود تا شرط عدم توازن حجم در مسیرهای رفت و برگشت در ساعات اوج را تفسیر نماید.
برآورد قبل از تخصیص
در روش برآورد قبل از تخصیص، از ضرایب مشخصی برای سه بازه زمانی اوج صبح، اوج عصر و غیر اوج استفاده می شود تا از ماتریس سفرهای 24 ساعته، ماتریس اوج صبح، اوج عصر و غیر اوج تعیین شود. به این منظور، ابتدا ماتریس سفرهای 24 ساعته که بر مبنای تعریف تولید و جذب پس از مرحله تفکیک سفر به دست آمده اند، به کمک ضرایبی به ماتریس مبدأ-مقصد در بازه زمانی مورد نظر تبدیل می شوند. این ماتریس ها سپس در مرحله تخصیص، حجم ترافیک در کمان های شبکه را در ساعات اوج مورد نظر به وجود می آورند. این روش در شهرهای متوسط و بزرگ که تغییرات ساعتی حجم ترافیک برای دوره اوج و غیر آن، قابل توجه است مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین می توان مراحل کار در این روش از ساخت مدل تفکیک تا تخصیص به شبکه را به صورت زیر خلاصه کرد:
- مدلسازی انتخاب وسیله سفر و استخراج ماتریس های سفر وسایل نقلیه بر حسب نفر- سفر
- انجام فرآیندهای لازم برای تبدیل ماتریس ها از حالت نفر- سفر به وسیله نقلیه – سفر
- ساخت مدل زمان روز
- تبدیل ماتریس تولید – جذب به ماتریس مبدأ- مقصد و تجمیع ماتریس های مبدأ – مقصد اهداف مختلف برای یک وسیله نقلیه
- تخصیص ماتریس های سفر وسایل نقلیه به شبکه
در ادامه برای روشن شدن مطالب بیان شده، مثالی برای نحوه استفاده از مدل زمان روز ارائه می شود. در این مثال مدل زمان روز تنها بر اساس هدف است و شامل کلیه وسایل سفر می شود. سه هدف سفر در نظر گرفته شده عبارتند از: کار، سایر و هیچ سرخانه. برای آنکه ماتریس مبدأ- مقصد در یک بازه زمانی مشخص (اوج صبح، اوج عصر و غیراوج) برای فرآیند تخصیص مهیا شود، لازم است از جدول توزیع 24 ساعته که بر اساس هدف و جهت سفر برای شهر ایجاد شده، استفاده شود. مراحل ایجاد ماتریس مبدأ – مقصد برای بازه زمانی مشخص به شرح زیر است:
- ضرب کردن ضریب مدل زمان روز در ماتریس حاصل از گام تفکیک سفر با استفاده از ضریب مربوط به هدف، وسیله سفر و زمان مورد نظر در جهت تولید به جذب
- ضرب کردن ضریب مدل زمان روز در ترانهاده ماتریس حاصل از گام تفکیک سفر، با استفاده از ضریب مربوط به هدف، وسیله سفر و زمان مورد نظر در جهت جذب به تولید
- جمع کردن ماتریس های به دست آمده برای اهداف مختلف تا ماتریس سفر وسیله نقلیه در بازه مورد نظر تشکیل شود.
فرض کنید که رابطه زیر برای تبدیل ماتریس حاصل از گام تفکیک سفر به مبدا-مقصد برقرار است:
: درایه های ماتریس مبدا-مقصد در بازه زمانی مورد نظر است که می تواند اوج صبح، اوج عصر یا غیر اوج باشد.
: ضریب توزیع زمان-جهت برای بازه زمانی مورد نظر در جهت مورد نظر (به سمت خانه یا از خانه)
: سفرهای خانه مبنای کاری در قالب تولید-جذب برای تولید از i و جذب به j
: ترانهاده ماتریس
ماتریس سفرهای کاری خانه مبنا (HBW) در قالب تولید – جذب برای 3 حوزه مفروض مطابق جدول زیر می باشد:
| حوزه | 1 | 2 | 3 | مجموع |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 10 | 40 | 20 | 70 |
| 2 | 15 | 25 | 35 | 75 |
| 3 | 30 | 50 | 5 | 85 |
| مجموع | 55 | 115 | 60 | 230 |
ماتریس سفرهای خانه مبنا با هدف سایر (HBO) نیز مطابق با جدول زیر است:
| حوزه | 1 | 2 | 3 | مجموع |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 80 | 70 | 50 | 200 |
| 2 | 75 | 85 | 55 | 215 |
| 3 | 60 | 45 | 35 | 140 |
| مجموع | 215 | 200 | 140 | 555 |
ماتریس سفرهای هیچ سر خانه نیز (NHB) نیز در جدول زیر آورده شده است:
| حوزه | 1 | 2 | 3 | مجموع |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 20 | 10 | 35 | 65 |
| 2 | 15 | 25 | 45 | 85 |
| 3 | 5 | 30 | 15 | 50 |
| مجموع | 40 | 65 | 95 | 200 |
در صورتیکه جدول توزیع 24 ساعته سفر به تفکیک هدف مطابق با تصویر زیر باشد، ماتریس اوج صبح بین ساعات 7 تا 8 صبح را برای هر زوج مبدا-مقصد می توانیم با استفاده از رابطه بالا به صورت زیر محاسبه کنیم.
در این مثال به جای ساخت ماتریس های جداگانه برای اهداف مختلف و سپس تجمیع آنها برای تشکیل ماتریس نهایی، از همان ابتدا درایه های ماتریس های اهداف مختلف نظیر به نظیر با هم جمع شده است. هنگام تشکیل ماتریس، تعداد سفرها به صورت عدد صحیح نخواهد بود و توصیه می شود که این اعداد به صورت اعشاری باقی بمانند تا دقت ماتریس حفظ شود و در صورت نیاز، حجم کمان های شبکه گرد شود.
منبع:
تعیین ضرایب زمان روز برای ساعات اوج صبح، اوج عصر، غیر اوج و تمام روز، بازبینی و بهنگام سازی مطالعات جامع حمل و نقل و ترافیک کلان شهر شیراز، دانشگاه علم و صنعت
پاسخ‌ها